Как работает расточка CNC и какой расточной инструмент следует выбрать?

Обзор расточки CNC

Требования к точности сверления

Расвертывание — одна из основных операций механической обработки, выполняемых на обрабатывающем центре. Оно позволяет точно контролировать размерные и геометрические допуски системы отверстий, а также корректировать погрешности, оставшиеся после предыдущей операции.

Большинство цилиндрических отверстий, получаемых в результате растачивания, являются критически важными сопрягаемыми или опорными отверстиями в деталях машин, поэтому к ним предъявляются требования относительно высокой точности размеров. Точность обычных сопрягаемых отверстий, как правило, контролируется на уровне IT7 или IT8, для отверстий в корпусе шпинделя может требоваться точность IT6, а для отверстий с менее строгими требованиями часто устанавливается точность IT11.

Для высокоточных отверстий в кронштейнах и втулках, а также для критически важных отверстий в корпусах геометрическая точность, как правило, должна контролироваться в пределах от одной трети до половины допуска по диаметру отверстия. Погрешность межосевого расстояния между расточенными отверстиями обычно удерживается в пределах от ±0,025 до 0,06 мм, а погрешность параллельности между двумя осями отверстий контролируется в пределах от 0,03 до 0,10 мм. Типичная шероховатость поверхности расточенного отверстия составляет от Ra 1,6 до 0,4 мкм.

Этапы процесса сверления

Расширение отверстий часто осуществляется в несколько этапов: черновое, получистовое и чистовое растачивание. Необходимые этапы зависят от допуска на отверстие, материала заготовки и конструкции детали.

Грубое растачивание

Грубое растачивание — важная подготовительная операция при обработке цилиндрических отверстий. В ходе этой операции обрабатываются отверстия в литых или кованых заготовках, а также отверстия, которые уже были просверлены или зенкерованы, с целью создания необходимых условий для получистовой и чистовой обработки. Кроме того, эта операция позволяет на раннем этапе выявить дефекты заготовок, такие как трещины, песчаные включения и пузырьки.

При черновом растачивании обычно оставляют припуск по 2–3 мм с каждой стороны для получистового и чистового растачивания. Прецизионные детали корпуса могут также потребовать отпуски или старения после чернового растачивания для снятия внутренних напряжений, возникших в процессе обработки, перед выполнением чистового растачивания.

Большие параметры резания приводят к возникновению высоких режущих сил и температур, а также к интенсивному износу инструмента при черновом растачивании. Поэтому инструмент для чернового растачивания должен обладать достаточной прочностью и ударопрочностью. Его геометрия должна способствовать снижению режущей силы и нагрузки на обрабатывающую систему, обеспечивая при этом эффективное отведение тепла.

Расточка с полуфинишной обработкой

Получистовое растачивание подготавливает отверстие к чистовому растачиванию, устраняя неравномерности зазора, оставшегося после чернового растачивания. Для получения отверстия высокой точности может потребоваться два прохода получистового растачивания. Первый проход удаляет наиболее неравномерный материал, а второй — оставшийся зазор, что позволяет повысить размерную и геометрическую точность и снизить шероховатость поверхности.

При получистовом растачивании обычно оставляют от 0,3 до 0,4 мм припуска с каждой стороны для чистового растачивания. В случае отверстий с менее высокими требованиями к точности иногда можно переходить непосредственно от чернового растачивания к чистовому.

Завершение растачивания

При чистовом растачивании используется более высокая скорость резания и меньшая скорость подачи, чтобы удалить небольшой припуск, оставшийся после чернового или получистового растачивания, и точно сформировать внутреннюю поверхность в соответствии с техническими требованиями.

После чернового растачивания зажимные пластины следует ослабить, а заготовку зажать заново, чтобы снизить влияние деформации при зажиме на конечную точность. Типичная радиальная глубина резания при чистовом растачивании составляет не менее 0,01 мм, а подача — не менее 0,05 мм/об.

Виды расточных инструментов и как их выбирать

Режущая часть расточного инструмента для обрабатывающего центра в принципе аналогична внешнему токарному инструменту. Однако при расточке на обрабатывающем центре обычно используется консольный инструмент, поэтому расточный стержень должен обладать достаточной жесткостью и точностью. Существуют инструменты для различных условий резания, которые можно классифицировать по количеству режущих кромок на однолезвиевые и двулезвиевые расточные инструменты.

Однорежущие расточные инструменты

Большинство односторонних расточных инструментов имеют регулируемую конструкцию. Изображённые варианты (а), (б) и (в) используются для проходных, ступенчатых и глухих отверстий. Винт 1 служит для регулировки диаметра резания, а винт 2 — для фиксации настройки.

Однорежущий инструмент обладает относительно низкой жесткостью и может вибрировать во время резания, поэтому для уменьшения радиальной силы выбирается больший угол подхода. Диаметр обработки устанавливается путем перемещения расточного инструмента, что затрудняет регулировку и снижает эффективность. Такая конструкция в основном используется для единичного и мелкосерийного производства. Тем не менее, благодаря простой конструкции и широкой приспособляемости она широко применяется.

Двухрежущие расточные инструменты

Простой расточной инструмент с двумя режущими кромками имеет две симметричные режущие кромки на противоположных концах, и обе кромки режут одновременно. Сбалансированное режущее действие компенсирует большую часть радиальной силы, действующей на расточную штангу. Это позволяет использовать более высокие параметры резания, снижает требования к жесткости штанги, ограничивает вибрацию и повышает эффективность резания.

Двусторонние расточные инструменты с сменными пластинами широко используются, поскольку их пластины легко заменяются, не требуют перезаточки и просты в регулировке. Симметричное резание позволяет обеспечить высокую точность расточки. По сравнению с односторонним инструментом подача за оборот может быть увеличена примерно вдвое, что повышает производительность.

Отверстия большого диаметра можно обрабатывать с помощью регулируемого двухстороннего расточного инструмента, головка которого обеспечивает широкий диапазон регулировки. Максимальный диаметр расточки может достигать 1 000 мм.

Инструменты для тонкой регулировки расточки

Инструменты для прецизионного растачивания широко используются для чистового растачивания на обрабатывающих центрах. Их радиальный размер можно регулировать в заданном диапазоне с шагом шкалы 0,01 мм.

Для регулировки инструмента сначала ослабьте зажимной винт, затем поворачивайте регулировочную гайку с делениями до тех пор, пока режущая головка не достигнет необходимого диаметра, и, наконец, затяните винт. Этот тип расточного инструмента имеет относительно простую конструкцию и обеспечивает высокую точность, хорошую универсальность и высокую жесткость.